Valio Haapaveden tehtaan hera LTO-verkon toiminnan tarkastelu pinch-analyysin avulla

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli arvioida pinch-analyysiä käyttäen, kuinka hyvin nykyinen hera LTO-verkosto toimii. Samalla oli tavoitteena selvittää kuinka hyvin pinch-analyysi soveltuu meijeriprosessien energiankäytön analysointiin. Työn toimeksiantajana oli Valio Oy. Aikaisempaa käytännön kokemusta pinch-analyysista ei ollut. Se olikin yksi merkittävä syy, miksi tämä tutkimus tehtiin.

Pinch-analyysia sovellettiin nykyiseen hera LTO -verkostoon. Aluksi kerättiin hera LTO-järjestelmän virtauksien lähtötiedot, joiden perusteella pinch-analyysi toteutettiin. Työssä laskenta on esitetty vaihe vaiheelta hyvinkin yksityiskohtaisesti, mutta käytännössä laskenta suoritettiin Pinch Analysis Spreadsheet taulukkolaskentapohjalla, joka toimii Microsoft Excel-ohjelmistossa.

Vuoden 2011 mittaustietojen perusteella hera LTO - järjestelmän avulla säästetty energiamäärä oli noin 8 400 MWh/a. Pinch-analyysi toteutettiin lämpötilaerolla 10 °C sekä lähtötietojen perusteella lasketuilla TAM- (aikakeskiarvoistetulla) tehoilla ja – virtauksilla. Nämä tekijät antavat optimistisemmat lopputu-lokset. Pinch-analyysin perusteella hera LTO-järjestelmän teho oli 1576 kW, joka vastaa 8000h käyttöajalla noin 12 600 MWh energian tarvetta vuodessa. Prosessien vaatima kokonaisteho oli yhteensä 2 093 kW, joka vastaa 8000h käyttöajalla noin 16 700 MWh energian tarvetta vuodessa. Mittaustietojen pohjalta voidaan todeta, että hera LTO-järjestelmä tuottaa noin 50 % kokonaisenergiantarpeesta. Teoreettisesti tarkasteltuna se voisi tuottaa noin 90 % kokonaisenergiantarpeesta. Joten potentiaalia järjestelmässä vielä on.

Työssä iteroitiin myös raja-tapaus, eli pienin lämpötila-ero, jonka alapuolella ei sisäinen lämmöntal-teenotto enää tehostu. Lämpötilaeroksi löytyi 5,79 °C.

Tälle työlle asetetut tavoitteet saavutettiin hyvin. Pinch-analyysi on työkalu myös meijeriprosessien ener-giankäytön analysointiin. Sillä voidaan myös helposti tarkastella sisäistä lämmöntalteenottoa sekä kuvata ulkopuolisten hyödykkeiden tarpeita ja niiden lämpötilatasoja.

The aim of this study was to evaluate the pinch analysis of how well the current whey heat recovery net-work works. At the same time the goal was to find out how well the pinch analysis is suitable for dairy processes, energy use for analyzing. The work was commissioned by the Valio Ltd.

Pinch-analysis was applied to the current whey heat recovery network. The calculation is presented step by step in great detail. In practise, the calculation was performed Pinch Analysis Spreadsheet spreadsheet template, which works with Microsoft Excel software.

In 2011, the measurement data of whey heat recovery system showed that the amount of energy was about 8 400 MWh save. The pinch analysis was carried out with temperature difference of 10 degrees. The initial data was calculated on the basis of Time Average Model outputs and flows. Pinch-analysis of whey heat recovery system of power was 1576 kW, corresponding to 8000 hours operating time of approximately 12 600 MWh of energy need for per year. The energy required by the process is about 16 700 MWh per year. Based on these results it can be concluded that the whey heat recovery system produces approximately 50 percent of the total energy requirements. Theoretically it could produce about 90 % of the total energy demand.

At the same time the limit value was retained for the case, that is, the minimum temperature below which internal heat recovery does not take place. Temperature Difference was found 5,79 degrees.

This work objectives were achieved. Pinch analysis is well suited for for analyzing the energy use of dairies. It can be used to view internal heat recovery, as well as to describe need for external energy and temperature levels.